激光气体在线分析仪在乙炔装置中的应用

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激光在线气体分析仪的原理及应用

激光在线气体分析仪的原理及应用一、在线气体分析仪简介在线气体分析仪是指直接安装在工业生产流程或其他源流体现场，对被测介质组成的成分参数或物性参数进行自动连续分析测量的一种测量仪器。

在线分析仪器大致分为两类，一类是直接安装在流程工艺管道上的在线分析仪器，仪器传感器直接安装在工艺管道或设备中，也称为原位分析仪器；另一类是通过简单的取样样品处理，将样气从工艺管线取出，送到安装在现场的过程分析仪器检测。

这类简单的取样样品处理被成为在线分析仪器的取样预处理部件。

在线气体分析仪包括在线色谱分析仪、红外分析仪、热导分析仪和激光分析仪。

本文着重分析激光在线气体分析仪的原理及应用。

2.1 在线气体分析仪发展历程1957年国产热导式CO2分析仪产出。

为满足工业发展及国防需求，国产仪器陆续产出。

H2/CO/SO2/NH3以及O2和红外等气体分析仪，国内组建了一批分析仪器厂。

1965年国产工业气相色谱仪产出，1974年第二代工业色谱仪产出。

七十年代国产分析仪器行业形成体系。

批量产出光学（红外）、电化学、电导、热学、顺磁氧、色谱等系列在线分析仪器。

七十年代后期引进国外先进分析仪器技术并国产化。

1984年国产工业质谱仪，用于8312等重点工程。

国产在线分析仪器通过科技创新及引进消化吸收，实现了产品更新换代。

七五、八五期间，通过科技攻关及引进吸收，在线分析系统得到发展。

九十年代改革开放，国企改制，民企得到新发展。

2021年以来，在线分析仪器及分析系统行业得到大发展。

目前一游数百家分析仪器公司，涌现一批上规模的民企和国企。

在线分析工程技术开始得到推进。

2.2激光在线气体分析仪测量原理现场在线(in-situ)分析测量工业过程气体成分含量，在世界工业领域中显得越来越重要。

现场在线气体分析测量也是复杂工业过程和排放最重要的领域之一。

特别是用户对低含量和高精度气体分析测量的需要，也要求气体分析仪制造商采用更新、更先进的技术。

激光在线气体分析仪开创了工业过程和排放气体测量新领域。

多参数实时激光过程气体分析技术研究与发展

多参数实时激光过程气体分析技术研究与发展随着工业生产的不断发展，环境污染问题日益突出，对大气中污染物的监测和控制成为了国家和企业的重要任务。

与传统的采样分析方法相比，多参数实时激光过程气体分析技术具有快速、高灵敏度、非破坏性和连续监测等优势，因此受到了广泛关注和应用。

多参数实时激光过程气体分析技术是指利用激光技术对气体中的组分进行实时、非接触、在线监测的方法。

它基于光谱学原理，利用激光束与气体分子发生相互作用，通过测量光的频率、强度和传输特征，来获取气体中各种组分的浓度、温度、压力、湿度等参数信息。

在多参数实时激光过程气体分析技术的研究与发展中，需要解决的核心问题是激光和气体之间的相互作用过程。

激光与气体分子的相互作用主要有吸收、散射、漫反射、弹性和非弹性碰撞等。

通过对这些相互作用过程的研究，可以确定选取适当的激光波长和参数，以及气体中各组分的响应特性，从而实现对目标气体组分的快速准确监测。

在实时激光过程气体分析技术的应用中，常用的激光源包括连续波激光器、脉冲激光器和光纤激光器等。

其中，连续波激光器具有稳定性好、功率连续可调的特点，适用于对低浓度气体进行监测。

脉冲激光器则具有高能量、高峰值功率和短脉冲宽度等特点，适用于对高浓度气体进行监测。

光纤激光器则具有体积小、功率稳定等优势，适合于移动式或嵌入式监测设备。

在气体分析的过程中，需要选取合适的探测技术。

常见的探测技术包括吸收光谱技术、拉曼光谱技术、荧光光谱技术、散射光谱技术等。

吸收光谱技术主要利用吸收光线与气体分子间能量转移的原理进行测量，适用于对气体组分进行定量分析。

拉曼光谱技术则是通过测量气体分子在激光束照射下的散射光谱，来获取气体组分的信息，适用于对气体组分进行指纹识别。

荧光光谱技术和散射光谱技术则可用于特定气体的检测和监测。

多参数实时激光过程气体分析技术的发展离不开数据处理与分析方法的支持。

对于获得的激光光谱数据，需要利用数学模型和算法进行处理和分析，以得到准确的气体组分浓度、温度、压力等参数信息。

激光在线气体分析仪的应用

ｃａｋｎ，ｔｉｇｓｄｔｃｉｎｉｔｙｅｅｓｏｃｉｇｒｃｏｓｕｅｉｒｃｓｎ２ａｕａｒｃｉｇａｌａｅｅｔｏｅｈｌｎｃｒｈｎ，ｔａｅｍｉｔｒｐｏｅｓａｄＨｉｎｔｒｌｎｎＳｎ
（光科技（州）聚杭股份有限公司，州３０５）杭１０２
摘要：针对传统流程工业中气体分析技术的一些不足，开发了激光气体分析仪系列产品，并在流程工业中获得应用，表现出明
显的技术优势。介绍了可调谐半导体激光吸收光谱（ＤＡ）ＴＬＳ气体分析技术的原理，以及为提高检测灵敏度所采用的调制技术和相敏检测技术，与传统在线气体分析技术进行比较，最后以催化裂化、乙烯烧焦、过程微量水、天然气中Ｈｚｓ等领域的气体检
第４卷８
第２期
石
油化Βιβλιοθήκη 工自动化
Ｖｏ．８，Ｎｏ２１４．Ａｐｉ。２１ｒｌ０２
２１０２年４月
ＡＵＴＯＭＡＴ１０ＮＮＴＲ（＿ＩＰＥ）ＣＨＥＭＩＡＬＩＣＮＤＵＳＴＲＹ
激光在线气体分析仪的应用
邓文平，俞大海，李鹰，顾海涛，陈英斌，王健
ＣｏａｉｏｔｒｄｔｎｌｇｓａａｙｉｅｈｏｏｉｓｉｃｎｕｔｄＧａｅｅｔｏｎｃｔｌｔｃｍｐｒｓｎｗｉｔａｉｏａａｎｌｓｓｔｃｎｌｇｅｓｏｄｃｅ．ｈｉｓｄｔｃｉｎｉａａｙｉ
ｂｓｄｏｕａｌｉｄａｅｂｏｐｉｎｓｅｔｏｃｐ（ａｅｎｔｎｂｅｄｏｅｌｓｒａｓｒｔｏｐｃｒｓｏｙＴＤＬＡＳ）ｅｈｏｏｉｓｏｖｌｎｔ，ｔｃｎｌｇｅｆｗａｅｅｇｈ

浅述在线激光气体分析仪在干熄焦循环气体检测中的应用

浅述在线激光气体分析仪在干熄焦循环气体检测中的应用在线激光气体分析仪在干熄焦循环气体检测中应用广泛，主要用于监测焦炉废气中的有害气体浓度，以确保生产过程的安全性和环保性。

本文将从干熄焦工艺的原理、在线激光气体分析仪的工作原理和优势以及在干熄焦循环气体检测中的应用方面进行阐述。

干熄焦是一种取代传统水熄焦工艺的高效率熄焦技术，在该工艺中，干净、干燥的氮气或其他惰性气体用于冲刷焦炉内部的高温焦炭，使其迅速冷却而不进行气化。

干熄焦工艺相比传统的水熄焦工艺具有循环氮气利用率高、焦炭冷却均匀、焦炉运行周期短等优点，因此得到了广泛应用。

在线激光气体分析仪是一种基于激光光谱学原理的气体监测仪器，广泛应用于工业生产、环境监测等领域。

其工作原理是通过激光束通过待测气体产生吸收、散射等现象，通过检测激光束在待测气体中的强度变化，进而推算出气体浓度。

在线激光气体分析仪具有测量范围宽、响应速度快、准确性高、稳定性好等特点，可以实时监测多种气体。

在线激光气体分析仪在干熄焦循环气体检测中的应用主要体现在以下几个方面：1.监测有害气体浓度：焦炉废气中含有一定量的有害气体，如一氧化碳、二氧化硫等。

在线激光气体分析仪可以实时监测焦炉废气中有害气体的浓度，及时发现异常情况并采取相应的措施。

2.优化循环氮气使用：干熄焦工艺中，循环氮气是十分重要的冷却介质。

在线激光气体分析仪可以对循环氮气进行实时监测，根据监测结果来优化循环氮气的使用方式，提高氮气的利用效率，降低生产成本。

3.过程控制和优化：在线激光气体分析仪可以实时监测焦炉废气中的气体成分和浓度，通过对监测数据的分析和处理，可以对干熄焦工艺进行优化控制。

比如，在焦炉内废气中检测到有害气体浓度过高时，可以及时调整处理措施，保证焦炉运行的安全性和环保性。

4.数据记录和报警系统：在线激光气体分析仪可以将监测数据进行记录和分析，并及时产生报警。

这样，操作人员可以及时获得有关焦炉废气的数据，并根据报警信息采取相应的措施，以确保生产过程的安全性。

激光指向仪在化学分析中的应用与性能优化策略

激光指向仪在化学分析中的应用与性能优化策略激光指向仪（laser pointer）是利用激光器将聚光光束投射到远处，起到指向或指示的作用。

近年来，激光指向仪在化学分析领域中得到了广泛的应用。

本文将探讨激光指向仪在化学分析中的应用，并提出一些性能优化策略。

激光指向仪的应用范围广泛，包括药物分析、食品安全、环境监测等领域。

首先，激光指向仪可用于药物分析。

在药物的生产过程中，激光指向仪可用于测量药物的颗粒大小、粒子形状等参数，并通过这些参数来评估药物的质量。

其次，激光指向仪在食品安全中也有广泛的应用。

例如，可以使用激光指向仪来检测食品中的添加剂、农药残留等有害物质。

此外，激光指向仪还可用于环境监测领域，比如测量空气中的颗粒物浓度、水中的微小颗粒等。

然而，激光指向仪在化学分析中的性能优化仍面临一些挑战。

首先，激光指向仪的光束质量是影响性能的关键因素之一。

光束质量的好坏决定了光束的聚焦度和稳定性。

为了优化激光指向仪的性能，可以通过优化激光器的设计和使用高品质的透镜来改善光束质量。

其次，波长选择也是性能优化的重要策略之一。

不同的化学分析需要不同波长的激光指向仪来进行测量。

因此，根据具体的应用要求选择合适的波长，可以提高激光指向仪的分析能力。

另一个性能优化策略是减小激光指向仪的尺寸和重量。

小型化的激光指向仪便于携带和操作，特别适用于实地分析。

为了实现这一目标，可以采用微型化的激光器和透镜，并且使用轻量化的材料制造外壳。

此外，还可以利用纳米技术来制造更小尺寸的激光器和透镜，以进一步减小激光指向仪的尺寸和重量。

除了尺寸和重量的优化，提高激光指向仪的稳定性也是一项重要的任务。

在化学分析中，仪器的稳定性直接影响到实验结果的准确性和重复性。

为了提高激光指向仪的稳定性，可以采用温度稳定控制技术和反馈系统来控制激光器的温度和输出功率。

此外，定期进行校准和维护工作也是保持仪器稳定性的重要措施。

最后，激光指向仪在化学分析中的应用还需要注意安全性。

激光气体分析仪在煤制气中的应用与改进

场合较多，多数采用此类技术的分析仪应用效析仪是基于半导体激光吸
收光谱（Ｌ）ＤＡＳ技术的一种新型分析技术，能较它好地解决背景气体的交叉干扰、尘等对视窗的污粉染等问题，一种先进高效的在线分析仪器，替是是代ＮＤＲ技术气体分析仪的一种有效手段，Ｉ此种技
在石化、铁、金、保等行业，生产过钢冶环对程中的无机组分，ＣＣ：Ｏ如Ｏ，Ｏ，。和Ｃ气体Ｈ等浓度的在线检测主要采用的是基于非色散红外光谱（Ｉ技术的气体分析仪。这类仪器的光ＮＤＲ）
在该仪器的应用中，了被测气体的吸收波除
体管道另一侧的接收装置上，由于管道内被测气体分子对激光束进行单线光谱吸收，导致激光某一吸收谱线的光能量发生改变，光能量变化情况与被测
气体含量成对应关系，通过检测光能量变化情况就可以得出被测气体的浓度。
作者简介：张国栋（９５）１９１７，９６年毕业于山东工业大学检测技术及仪器仪表专业，任兖矿国泰化工有限公司机电部副部现
术在煤制气装置的分析应用中已获得成功。
１ＮＤＩ术的气体分析仪的缺陷Ｒ技
ＲＳ一２４－２０
输出
通信电缆
图１激光气体分析仪原理

采用激光共振光声光谱技术检测乙炔气体

1.6
1520nm
微音器
温度电流参考信号驱动光声信号
吸收系数/cm-1MPa-11.20.8激光控制器
计算机
锁相放大器
0.4
0 6400
6500
6600
6700
图 1 气体的光声光谱检测原理 Fig.1 Schematic diagram of gaseous photoacoustic detection
1. 实验装置
1.1 概述光声光谱技术是基于光声效应，通过直接测量物质因吸收光能而产生的热能的一种光谱量热技 [11] 术。在气体的光声效应中，气体分子吸收经过调制的特定波长红外辐射而被激发到高能态，由于高能态极不稳定，分子随即以无辐射跃迁形式将吸收的光能变为热能而回到基态；由于光能是周期调制的，这使得密闭于气池中的气体分子的热能也呈周期性变化，宏观上表现为压力的变化，即产生声波。由于声波的频率与光源调制频率相同，而其强度则与吸收气体的体积分数有关，因此，建立气体体积分数与声波强度的定量关系，就可以准确检测出气池中各气体的体积分数。据此原理，本文构建的用于检测乙炔气体的光声光谱检测装置如图 1 所示。激光器发出能被乙炔分子吸收的特定波长红外辐射，经斩波器 SR540 调制成一定频率的断续光束
激光器斩波器光声池
信号分别作为待检信号和参考信号送入锁相放大器 SR830，经互相关检测，提取出光声信号的强度值，送入计算机进行后续处理。在图 1 所示的装置中，红外光源的选择与光声池的设计是构建气体光声光谱检测装置的关键。 1.2 红外光源的选择按照辐射特性，光源可分为非相干光源和相干的激光光源两类。与非相干光源相比，激光光源具有功率大、单色性及准直性好的特点，能够提高气体的检测灵敏度，降低气体间的交叉吸收干扰，便于光声池的优化设计，因而，本文采用了激光光源。在现有的激光光源中，分布反馈半导体激光器具有可调谐、窄线宽、长寿命、室温工作、操作简便、体积轻巧、价格低廉等优点，适合工业现场的应用要求，本文选用 NEL 公司的分布反馈半导体激光器作为光声光谱检测装置的光源。要激发起气体的光声效应，一个必要条件是激光器的工作波长必须与气体的特征吸收谱线相一致，因此，激光器工作波长的确定是选择光源的关键问题。由于市场上现有分布反馈半导体激光器的辐射波长均在 2m 以下的近红外区，图 2 给出乙炔分子在该区域中吸收最强的一段红外光谱。由图 2 可以看出，相同条件下，为了使乙炔对红外辐射的吸收更强，选择乙炔在该波段具有最强吸收的吸收谱线所对应的波长 1520nm 作为激光器的工作波长。考虑到从变压器油中脱出的气体不仅仅是乙炔，还含有乙烷、乙烯等气体，在选择乙炔的特征吸收谱线时，还要注意避免这些气体对乙炔特征吸收谱线的交叉吸收。经查阅 HITRAN2004 数据库 [12] ，结果表明除乙炔外，乙烷、乙烯等故障特征气体对波长为 1520nm 的红外辐射均不吸收。

TDLAS激光光谱乙炔检测

TDLAS激光光谱乙炔检测用于乙炔检测的德国nanoplus激光器用于各种应用，包括：工艺优化：质量控制健康：呼吸气体分析安全：防爆可调二极管激光光谱仪可以测量C 2 H 2实时和原位精度高达ppb。

nanoplus激光器具有长期稳定性，几乎不需要维护，非常适合在恶劣环境下运行。

乙炔检测的标准波长，红外吸收光谱：nanoplus提供各种波长以靶向乙炔的振动旋转带。

文献推荐以下波长进行乙炔检测：1520 nm3030 nm精度为0.1 nm ，nanoplus可提供上述波长以及其他定制波长用于HCL检测。

选择波长时，必须考虑产品设置，环境和测量性质。

不同中心波长的激光器的电性特性参数：应用案例：1.石油化工乙烯生产的质量控制：C 2 H 2乙炔是乙烯生产裂解过程中的副产物。

石化工业通过氢化使化合物最小化。

该过程提高了所制乙烯的纯度和质量。

2.呼吸气体的监测：C 2 H 6和C 2 H 2医用呼吸分析认为乙烷和乙炔是哮喘，精神分裂症或肺癌的生物标志物。

呼吸分析的研究领域使用甲烷作为肠道问题的生物标记。

3.防爆：乙炔（C 2 H 2）用于气体焊接，因为火焰易于调节。

同时，乙炔与氧气混合或压力或温度突然变化时，极易爆炸。

即使在相对较低的温度下（如306°），少量的电火花也足以引起爆炸。

为了工人的安全，必须连续监测乙炔浓度。

4.变压器故障检测：C 2 H 2乙炔常伴随变压器内放电性故障的出现而产生，早期近红外广泛选用乙炔1532nm的吸收峰进行光谱传感技术应用，但是乙炔近红外的吸收峰强度太弱，又极易受到一氧化碳、二氧化碳、水汽及碳氢化合物的干扰，所以检测效果一直不理想，一方面不够精准，另一方面需要预处理，导致延迟大。

乙炔在3030nm的吸收峰强度比近红外波段强将近一万倍，并且可以完全可以避免一氧化碳、二氧化碳、水汽及碳氢化合物的干扰。

深圳市唯锐科技有限公司提供德国nanoplus的激光器，从近红外到中红外，760nm到6000nm范围内的任意中心波长的激光器：DFB激光器、ICL激光器，6~14微米的QCL激光器，可以满足在760nm~14000nm波长范围内的红外吸收光谱的检测需求。

激光技术的发展及在工业气体分析中的应用

激光技术的发展及在工业气体分析中的应用一、概述激光技术是利用不同气体对光能的吸收不同来检测气体的成份含量。

十年前由瑞典最先研究并应用到冶金行业的在线气体分析中，随后ABB、西门子、罗斯姆特等也加入这方面的研究并推出了各自的产品。

但实际的使用过程中，由于现场工况恶劣，受到气体中粉尘、饱和水汽、低沸点有机物、温度、压力、流量及管道尺寸和现场机械振动因素的影响，实际测量误差通常高达10%-20%，无法满足指导安全生产、燃烧控制和工艺控制的需要，特别在微量成份检测的场合，如煤气回收的气柜、电收尘、电捕焦，过高的误差率会带来严重的安全隐患，所以现在国外大的仪表制造公司都没着力推广。

对于被测气体较为洁净的场所，激光技术应是个很好的选择。

二、激光技术优点在理想的工况条件下激光技术有下列优点：1.响应时间快，＜3s。

2.维护量少。

3.维护费用、运行费用低。

三、激光技术实际运行中存在的问题1.视窗污染问题视窗是高精密光学元器件，很容易受到气体中粉尘、饱和水汽、低沸点有机物的污染而影响其透光率，造成分析值的不准。

激光技术目前采用不间断高纯N吹扫视窗的办法来减少2污染的频率和程度，但需恒定的压力、流量和不间断，一般工业现场很难满足，所以法无根本解决防止污染问题。

2.光位对准问题激光设备的现场安装要求严格，发射点、接收点要求100%对准，若光束位移，对分析结果会造成很大影响，同时不可避免的管道振动也会带来光束的位移。

3.抗干扰问题由于现场工况恶劣，受到气体中粉尘、饱和水汽、低沸点有机物等因素的影响，光束在运行过程中会被其阻挡，并吸收能量，这对测量值会造成很大影响，并且是不可避免的。

对于上述两个问题，激光厂家一般采取下列方法：①缩短发射点与接收点间的距离，正常情况应＞600mm，而实际＜300mm，以减少干扰物对能量的吸收和光束的位移。

但同时气体对能量的吸收也同样会减少，这样误差更大，特别对微量成份的检测。

②采用旁路预处理措施，即通过旁路引出样气并对其进行预处理后再分析。

激光云台可燃气体探测仪现场实施效果

激光云台可燃气体探测仪现场实施效果激光云台可燃气体探测仪是一种用于现场实施的有效工具，它能够帮助我们及时发现和识别可燃气体泄漏，从而保护人们的生命安全和财产安全。

下面将从实施效果、优势和推广前景三个方面来进行详细阐述。

激光云台可燃气体探测仪在现场实施中展现出了良好的效果。

通过激光技术的应用，该仪器能够实时监测周围环境中的可燃气体浓度，并及时发出警报。

相比传统的气体探测仪器，激光云台可燃气体探测仪具有更高的灵敏度和更快的响应速度，能够在气体泄漏发生后迅速作出反应，避免事故的发生。

在实际应用中，该仪器已经成功地帮助许多企业和个人发现了潜在的安全隐患，并采取了相应的措施进行处理，有效地保护了人们的生命和财产安全。

激光云台可燃气体探测仪相比其他气体探测仪器具有一些独特的优势。

首先，激光云台可燃气体探测仪可以实现全方位、全天候的监测，无论是白天还是夜晚，无论是室内还是室外，都能够准确地检测到可燃气体的存在。

激光云台可燃气体探测仪具有广阔的推广前景。

随着工业化和城市化进程的不断加快，对可燃气体的监测需求越来越大。

激光云台可燃气体探测仪作为一种新兴的技术手段，具有很大的市场潜力。

目前，该仪器已经在许多领域得到了广泛应用，如石油化工、煤矿安全、环境监测等。

随着技术的进一步发展和成本的降低，激光云台可燃气体探测仪有望成为气体监测领域的主流产品，并逐渐替代传统的气体探测仪器。

激光云台可燃气体探测仪在现场实施中展现出了良好的效果，具有明显的优势和广阔的推广前景。

通过该仪器的应用，我们能够更好地保护人们的生命安全和财产安全，实现可持续发展的目标。

相信随着技术的不断创新和市场的不断扩大，激光云台可燃气体探测仪将会在未来发挥更加重要的作用，为社会的发展做出更大的贡献。

激光在线气体分析仪的原理及应用

激光在线气体分析仪的原理及应用第一部分：激光在线气体分析仪的原理1. 激光光源：激光在线气体分析仪通常使用激光二极管作为光源，激光二极管具有高稳定性、高功率和长寿命等优点，能够提供稳定且可控的激光输出。

2. 激光传输系统：激光从激光光源发出后，通过光纤或光学导管等传输系统传输到气体检测区域。

传输系统需要保证激光在传输过程中的稳定性和准确性。

3. 气体检测区域：激光在线气体分析仪的检测区域通常设置在气体流动的管道或容器中。

当激光通过气体时，气体分子会对激光产生吸收或散射作用。

4. 光谱分析：激光在线气体分析仪通过检测激光在气体中的吸收或散射光谱，来识别和测量气体成分。

不同气体分子对激光的吸收或散射特性不同，因此可以根据光谱特征来判断气体的种类和浓度。

第二部分：激光在线气体分析仪的应用1. 环境监测：激光在线气体分析仪可以用于监测大气中的污染物，如二氧化碳、甲烷、臭氧等。

通过对气体成分的实时监测，可以评估空气质量，提供环境保护的数据支持。

2. 工业过程控制：激光在线气体分析仪可以用于工业过程中的气体成分监测，如燃烧过程中的氧气浓度、化学反应中的气体浓度等。

通过实时监测气体成分，可以优化工艺参数，提高生产效率和产品质量。

3. 医疗诊断：激光在线气体分析仪可以用于呼吸气体分析，通过监测呼出气体中的氧气、二氧化碳等成分，可以评估患者的呼吸功能和代谢状态，为疾病的诊断和治疗提供依据。

4. 安全监测：激光在线气体分析仪可以用于监测危险气体，如甲烷、一氧化碳等。

通过对气体成分的实时监测，可以及时发现潜在的安全隐患，提供安全保障。

激光在线气体分析仪的原理及应用涵盖了从激光光源到气体检测区域的各个方面，以及在不同领域的应用场景。

通过了解和应用激光在线气体分析仪，可以实现对气体成分的实时监测和分析，为环境保护、工业过程控制、医疗诊断和安全监测等领域提供有力支持。

激光气体分析仪

激光气体分析仪激光气体分析仪是一种先进的分析仪器，通过利用激光技术对气体样品进行检测和分析。

它能够快速、准确地测量气体成分，广泛应用于环境监测、工业生产、医疗卫生等领域。

本文将详细介绍激光气体分析仪的原理、应用及展望。

激光气体分析仪的工作原理基于激光与气体分子之间的相互作用。

当激光束通过气体样品时，激光与气体分子相互作用，产生一系列光学效应。

根据这些效应，激光气体分析仪可以测量气体的浓度、温度、压力、流速等参数。

其中，最常见的应用是测量气体的浓度。

激光气体分析仪的工作过程可分为两大步骤：激光采样和激光分析。

在激光采样过程中，激光束经过光路系统的引导，进入气体样品室。

样品室内部设置有气体进出口，将待测气体引入样品室。

激光束与气体分子相互作用后，经过一系列光学元件的调节，进入探测器进行信号采集。

激光分析过程是激光气体分析仪的核心部分，通过对采集到的光学信号进行处理，可以得到气体的浓度信息。

激光在气体分子中的吸收和散射等过程会造成光线的强度变化，这些变化可以通过探测器进行测量。

通过比对样品气体和标准气体的吸收特性，可以计算出待测气体的浓度。

激光气体分析仪具有高灵敏度、快速响应和高精度等优点，逐渐取代传统的气体分析方法成为主流。

在环境监测方面，激光气体分析仪可以实时监测大气污染物浓度，为环境保护提供科学依据。

在工业生产中，激光气体分析仪可以监测有害气体的浓度，保障生产者和工人的安全。

在医疗卫生方面，激光气体分析仪可以检测呼吸气中的气体成分，帮助医生进行诊断和治疗。

尽管激光气体分析仪在各个领域取得了巨大的成功，但仍然存在一些挑战和问题需要解决。

首先，激光气体分析仪的成本较高，限制了其在一些应用场景的推广和应用。

其次，激光气体分析仪的仪器体积较大，无法满足一些特殊环境下的要求。

此外，激光气体分析仪对气体样品的处理和准备要求较高，这也增加了操作的难度。

未来的研究重点应该放在降低成本、减小体积、提高操作便捷性等方面。

基于激光吸收光谱乙炔在线监测技术的研究

收稿日期：２０－７０。订日期：０７１－８０７ —６修０２０ —００基金项目：中国科学院知识创新重要方向性项目（ＪＸ一ｗ— ７和国家自然科学基金重点项目（０３００资助ＫＣ２ｓｗ２）５５４５）
作者简介：何
莹，女，１８９３年生，中国科学院安徽光学精密机械研究所硕士研究生
定的不足。可调谐半导体激光吸收光谱（ｎｂｅｄｏｅｌＴｕａｌｉｄ — ａｓｔｂｏｐｉｎｓｅｔｓｏｙ技术利用可调谐半导体激光器窄ｅｓｒｔｐｃｒｃｐ）ａｏｏ
一
Ｊ（）：Ｉ（）ｌ — ｃ］ｏＥ — （）Ｌ
（）２）
展开为傅里叶级数，得到二次谐波系数与激光光强、气体吸收截面、气体浓度及光程成正比ｌ＿３］
其中Ｏ吸收线中心的吸收系数。＇ｏ为
由ＨＩＡＮ数据库可以得到乙炔分子在１５９１５１ＴＲ２３
ｎ＇ｎ波长范围内的吸收特征光谱，图１所示。中６５４３ｌ如其３．６
ｃｍ对应１５ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ７Ｉ长处有一条最强的乙炔吸收线，３．２ｎｎ波其
许多气体分子（ＨＣＨｚＣ，２，Ｈｚ０，ＮＯ等）ｚ在红外波段都有特征吸收谱线，根据（ｅｒＬｍｂｒ）Ｂｅ－ａｅｔ定律，波长为，强度为Ｉ（）的光通过吸收光程为Ｌ的充有待测气体的吸收池ｏ
后的光强，为（）
烧、分解和爆炸，与其他易燃易爆气体相比，乙炔具有爆炸
摘
要

基于可调谐激光二极管吸收光谱的乙炔在线检测系统

要。目前检测乙炔气体的常规方法有电化学检测法，气相色
当乙炔气体分子受到红外光束照射时，会吸收一部分光
能产生红外吸收现象，且这种吸收具有选择性［５＿６Ｊ。如果一
谱法和光谱吸收法等。其中电化学法响应时间长，寿命短且易受其他气体干扰；气相色谱法不适合连续的现场监测和长期监测。可调谐激光二极管吸收光谱（无色、易燃气体，它燃烧时产生的氧炔焰可
用来切割或焊接金属，它还是一种重要的有机原料，被广泛应用于工业生产中。然而，当空气中乙炔含量达到２．３～７２．３时，接触明火就会发生爆炸＿１］。因此，准确、实时的
度高、选择性强、响应速度快的特点，被广泛应用于痕量气
体检测中＿３］。本工作研制了一种基于ＴＤＬＡＳ技术的近红外
式（１）中ａ（）为吸收线型函数，Ｌ为气室光程，Ｃ为被测乙炔浓度。
１．２波长调制技术
乙炔气体检测系统，采用ＤＦＢ激光器作为光源，并由自主研
摘
要基于可调谐半导体激光吸收光谱技术，研制了一种近红外乙炔气体检测系统。通过分析近红外波
段乙炔分子的吸收谱线特性，选择了１．５３４ｍ附近乙炔分子的吸收峰作为吸收谱线。该系统主要由分布反馈激光器、激光器驱动器、单光程对射式气室、光电探测模块及数字式锁相放大器构成。为了测试该检测系统的性能，配备了乙炔气体样品并开展了气体检测实验。实验结果显示，该系统的最小检测下限为０．０２；在体积分数为０．０２～１范围内，二次谐波幅值与乙炔气体浓度呈现出良好的线性关系。通过长达２Ｏｈ的稳定性实验测试了检测系统稳定性。鉴于近红外波段石英光纤传输损耗很小，可以将气室及光路部分与电

激光显微拉曼光谱法在过程气体分析中的应用研究

激光显微拉曼光谱法在过程气体分析中的应用研究激光显微拉曼光谱法是一种非侵入式的光谱学技术，通过利用拉曼散射现象，结合激光的使用，可以对物质的结构和成分进行准确分析。

它具有高灵敏度、高分辨率和无需准备样品的特点，因此在过程气体分析中具有广泛的应用前景。

过程气体分析在化工、环境保护、能源等领域具有重要意义。

它可以监测和控制工业过程中的气体组分，提高生产效率，保障产品质量，同时也是环境监测和安全控制的重要手段。

传统的气体分析方法通常需要取样、制备样品，并在实验室中进行分析，这种方法耗时耗力，无法满足实时监测的需求。

而激光显微拉曼光谱法的特点恰好能够弥补这一缺陷，因此受到了越来越多的关注和研究。

在过程气体分析中，激光显微拉曼光谱法可以应用于多个方面。

首先是气体组分的定性和定量分析。

激光显微拉曼光谱法可以通过拉曼光谱的特征峰来判断气体的成分，从而实现气体的定性分析。

同时，利用拉曼反散射强度与浓度的关系，还可以实现气体的定量分析。

这种方法无需采集样品，而是通过激光的照射直接获得气体的拉曼光谱，因此可以实现实时在线分析。

其次，激光显微拉曼光谱法还可以应用于气体温度和压力的测量。

由于拉曼光谱的频移与气体温度和压力有关，通过分析拉曼光谱的峰值位置和形状的变化，可以确定气体的温度和压力变化。

这种方法非常适用于高温、高压环境下气体的测量，同时也可以实现对过程中气体温度和压力变化的实时监测。

此外，激光显微拉曼光谱法还可以应用于气体相态分析。

拉曼光谱可以提供物质的结构和振动信息，通过分析拉曼光谱的峰位和峰形，可以确定气体的相态变化。

比如，可以判断气体是气态、液态还是固态，并且可以观察到相变过程的细节。

这对于研究物质性质和了解过程中的相变现象具有重要意义。

最后，激光显微拉曼光谱法还可以应用于气体的混合与反应过程的监测。

通过拉曼光谱的特征峰位置和强度的变化，可以分析气体分子之间的相互作用，研究气体混合和化学反应过程。

这对于理解化学反应的机理、优化工艺条件具有重要意义。

激光指纹光谱在气体探测检测领域的应用

激光指纹光谱在气体探测检测领域的应用单位省市：天津市滨海新区单位邮编：300457摘要：近年来，随着工业技术的发展，气体检测领域对在线检测仪器及检测技术的要求不断提高。

气体成分在气体流动时会发生复杂变化，传统的检测手段如傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)、光腔衰荡技术(CRDS)、电化学传感等往往无法满足检测要求或仅能对局部区域进行检测。

因此，寻找一种能够全面、快速、精确地检测气体的方法成为研究者们的关注焦点。

基于此，本文对激光指纹光谱技术在气体探测检测领域的应用进行探讨。

关键词：激光指纹光谱；气体探测检测领域；应用激光指纹光谱技术早期的研究主要集中在光谱的理论研究和激光探测器的开发上。

研究人员通过理论模拟和实验验证，逐步揭示了激光指纹光谱技术的原理和机制，为后续的应用奠定了基础。

随着技术的进一步发展，激光指纹光谱技术逐渐应用于环境监测、生物医学、食品安全等领域。

它在环境监测中可以用于检测大气污染物的浓度和排放源的溯源，对环境保护和生态建设具有重要意义。

1.激光指纹光谱技术的概述1.1激光指纹光谱的定义激光指纹光谱作为一种先进的分析技术，在气体探测检测领域具有广泛的应用前景。

激光指纹光谱是指通过激光束照射样品后，由样品吸收或散射的光子所构成的谱线。

其核心原理是不同化学物质在不同波长的激光作用下，产生特征性光谱，从而实现对物质的快速、准确的识别和分析。

激光指纹光谱的基本原理是基于物质分子对特定波长激光的吸收和散射特性。

当激光束照射到样品上时，样品中的分子会吸收激光的能量，进而被激发到高能级，形成激发态。

随后，分子会通过跃迁回到基态，释放出特定波长的光子。

这些特定波长的光子构成了激光指纹光谱，也就是物质的特征光谱。

1.2激光指纹光谱的特点和优势激光指纹光谱作为一种先进的光谱分析技术，在气体探测检测领域具有许多独特的特点和显著的优势。

首先，激光指纹光谱技术具有高分辨率的特性。

通过精确调控激光束与高分辨率光谱仪的结合，激光指纹光谱能够实现气体分子的高精度分析和识别。

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０引言
备安全运行的关键参数，重要检测点，是由在线分析仪分析后输出４２～ＯｍＡ信号到ＤＳＥＤ，Ｃ，Ｓ参
与装置过程控制、安全联锁，保装置生产安全。确
第４７卷
第６期
石
油
化
工自动
化
Ｖｏ．１４７，Ｎｏ．６Ｏｃｏｂｒ。２ｔｅ０ｌ１
２１０１年１０月
ＡＵＴ０ＭＡＴＩＮＮＯＩＰＥＴＲ（－）ＣＨＥＭＩＩＮＤＵＳＴＲＹＣＡＩ
激光气体在线分析仪在乙炔装置中的应用
仕陈忠
（庆川维石化工程公，重庆重司４１５）Ｏ２４
摘要：传统过程分析仪采用一套完整的采样预处理系统实现连续采样分析。乙炔裂解气中氧体积分数采用顺磁式氧分
析仪实现在线分析，因采样预处理系统结构复杂引起分析滞后时间长、护工作大、量准确度不高等问题已影响＿装置的维测ｒ稳定运行。激光气体在线分析仪采用单线光谱技术、光波长扫描技术和环境参数自动修正技术，采样预处理系统，现激无实 “ 位 ” 线分析，免了采样预处理响应滞后带来的安全隐患。在在避
Байду номын сангаас
关键词：磁氧分析仪；响应速度；激光气体在线分析仪；单线光谱技术中图分类号：Ｈ３Ｔ８文献标志码：Ｂ文章编号：０７７２（０１０ — ０８０１０ — ３４２１）６０６ — ３
ＢｒｅｎｔｏｃｉｎｏｓｒＧａ —ｉｅＡｎａｙｅｐｌｃｔｏｎＡｃｔｌｎｉｆＩｒｄｕｔｏｆＬａｅｓＯｎｌｎｌｚｒＡｐｉａｉｎｉｅｙｅｅＵｎｉｔ
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